污泥低温干燥动力学特性及干燥参数优化

为了研究污泥的低温干燥动力学特性,以薄层污泥为研究对象进行了低温干燥试验,探讨了温度、薄层厚度以及风速对污泥水分比和干燥速率的影响,并对低温干燥参数进行了优化.结果表明:污泥低温干燥过程主要由升速和降速段组成,其中降速阶段存在第一、第二降速阶段;不同低温干燥条件下的第二临界含水率变化不大,大致在0.5g/g(干基)附近.使用决定系数R2、卡方χ2及均方根误差RMSE对6种常用干燥模型进行评价,结果表明Midilli模型的平均R2最大、平均χ2及RMSE最小,分别为0.9998、2.46×10-5、0.0042,是描述污泥低温热风干燥的最优模型.根据Fick第二定律和Arrhenius方程,得到5、10和15mm厚度污泥在50~90℃热风干燥的水分有效扩散系数和活化能.正交试验得到相对单位能耗最优干燥工艺为:温度90℃、风速0.8m/s、厚度10mm,平均干燥强度最优工艺为干燥温度90℃、风速0.8m/s、厚度5mm.试验结果可为后续研究污泥热泵干燥及太阳能-热泵联合干燥提供参考.     

青花椒真空脉动干燥特性及干燥品质工艺优化

为提升青花椒的干燥品质,减少其色泽褐变和风味物质流失等问题,该研究采用真空脉动干燥技术加工青花椒,并以热风干燥试验为对照组,研究了不同干燥温度、真空保持时间和常压保持时间对青花椒干燥特性及其品质的影响.在单因素试验基础上进行Box-Behnken中心组合试验设计,以青花椒的平均干燥速率、挥发油、酰胺含量、色差、开口率5...     

奶牛粪固形物热风干燥特性及工艺参数优化

为了研究奶牛粪固形物在不同干燥条件下的热风干燥特性,该研究选取干燥温度、粪层厚度和搅拌频率作为研究因素,研究了牛粪干基含水率和干燥速率随时间变化的规律,利用6种经典的薄层干燥模型对牛粪的水分比与时间t曲线进行拟合获取了最优干燥模型,计算得出有效扩散系数和干燥活化能,并通过正交试验获取了干燥效率最高的快速干燥工艺参数。结果表明：干燥温度越高,粪层厚度越小,搅拌频率间隔时间越短,干基含水率下降越快;干燥过程由加速干燥阶段、近似恒速干燥阶段和降速干燥阶段组成,加速干燥阶段时间较短,符合高湿多孔类型物料的干燥特性;模型Wang and Singh能够较好地反映牛粪干燥过程水分变化规律,且有效扩散系数最小为7.31×10-5 m2/h,最小活化能为14.596 kJ/mol;通过正交试验得出干燥温度为105 ℃、粪层厚度为6 cm、搅拌频率间隔为4 min时,干燥效率最高,为0.017 h/g。该研究结果可为后续牛粪快速干燥工艺优化及干燥设备设计提供理论依据和数据支撑。     

双孢菇片微波真空干燥特性及工艺优化

为解决双孢菇的干制问题,采用微波真空干燥技术对双孢菇片进行干燥试验,研究双孢菇片的干燥特性,并与热风干燥、真空干燥和冷冻干燥方法进行比较。研究结果显示,微波真空干燥时,微波强度对双孢菇片的干燥速率有显著影响,而真空度影响较小,最优的干燥参数为：微波强度为17.4 W/g,真空度70 kPa,干燥时间20 min,含水率可达6.9%。通过对比4种干燥方法的干制时间及产品的复水率、色泽和维生素C含量,可知微波真空干燥的菇片品质接近冷冻干燥,明显优于热风干燥和真空干燥,而微波真空干燥在干制时间方面要比冷冻干燥明显缩短。微波真空干燥是适合双孢菇片的有潜力的干制技术。     

杏鲍菇真空微波干燥特性及动力学模型

为了解杏鲍菇在真空微波干燥过程中水分含量的变化,进行了真空微波干燥试验,获得了不同真空度(-50、-70、-85kPa)、微波功率(250、750、1250W)及装载量(50、100和150g)对杏鲍菇真空微波干燥特性的影响。结果表明,杏鲍菇真空微波干燥过程符合Page方程(P<0.05),该模型可较准确地预测杏鲍菇在真空微波干燥过程中的含水率和失水速率。本研究为杏鲍菇真空微波干燥过程的优化和控制提供了理论依据。     

大蒜真空脉动干燥工艺参数优化

为探究较优的大蒜干燥工艺,提升干燥品质,该研究将真空脉动干燥技术应用于大蒜干燥,采用碳纤维红外板作为热源,研究了红外板温度(55、60、65和70℃)、真空保持时间(6、9、12和15 min)以及蒜片厚度(2、3、4和5 mm)对大蒜干燥特性及品质的影响,以蒜素(硫代亚磺酸酯)含量、色泽(L*、a*、b*和?E*)和复水比作为品质指标;根据单因素试验结果进行了红外板温度、蒜片厚度和真空保持时间的正交试验。试验结果表明:单因素试验中红外板温度、真空保持时间以及蒜片厚度均对干燥特性有显著影响(P0.05),蒜素含量随红外板温度的升高呈先减少后增加的趋势,随蒜片厚度的增加呈先增加后减少的趋势,当真空保持时间为15 min时,蒜素含量最高;正交试验中各因素对蒜片干燥综合评价指标的影响顺序为蒜片厚度红外板温度真空保持时间。蒜片真空脉动干燥最佳工艺参数为红外板温度65℃、真空保持时间为15 min、蒜片厚度为2 mm。研究结果可为真空脉动干燥技术在大蒜干燥工业生产中的应用提供借鉴。     

绿茶微波真空干燥特性及动力学模型

为了解茶叶在微波真空干燥过程中水分的变化规律,以绿茶为原料,进行了微波真空干燥试验。通过绘制干燥曲线和失水速率曲线,研究相对压力、比功率对绿茶微波真空干燥特性的影响,并建立干燥动力学模型,量化比功率与干燥时间、含水率之间的关系。结果表明：绿茶微波真空干燥过程按失水速率快慢可分为加速和降速2个阶段,无明显恒速干燥阶段;随着相对压力降低,干燥时间缩短,但-80 kPa后继续降低相对压力对含水率变化影响不显著;比功率越大干燥时间越短;绿茶微波真空干燥的动力学模型满足Page方程,该模型可较好地描述含水率随干燥时     

辣椒热泵干燥特性及工艺参数优化

为了提高干制辣椒品质,降低干燥能耗,该文应用热泵干燥技术干燥辣椒。首先探究干燥温度和铺料厚度对干燥特性的影响,绘制出含水率和干燥速率变化曲线。在此基础上,将分阶段控温和改变铺料厚度结合起来对辣椒进行热泵干燥,运用响应面法中的Box-Behnken设计,考察第一阶段温度、第二阶段温度、铺料厚度和三者的交互作用对品质得分、单位能耗、干燥时间的影响,并建立回归方程,得出最佳工艺参数。结论如下:温度越高,干燥速率越大,含水率下降越快;铺料厚度越大,干燥速率越小,含水率下降越慢;第一阶段温度是影响单位能耗的主要因素(P0.05),较低的第一阶段温度能降低单位能耗;第二阶段温度对品质得分影响显著(P0.05),对干燥时间影响极显著(P0.01),第二阶段温度在60℃左右时能得到品质较佳的干辣椒,且在一定程度上提高了干燥效率;铺料厚度对品质得分、干燥时间的影响极显著(P0.01),对单位能耗的影响显著(P0.05),铺料厚度在45 mm左右干燥获得的辣椒品质较佳,而且能节约能耗,提高干燥效率。综合优化参数为:第一阶段温度48℃、第二阶段温度61℃、铺料厚度44 mm,在此工艺条件下获得的干燥辣椒品质得分为8.64,单位能耗为92.05 k J/kg,干燥时间为896.02 min。研究结果为热泵干燥技术应用于辣椒干制提供参考。     

钝顶螺旋藻的真空干燥工艺优化

为提高螺旋藻的藻蓝蛋白质量浓度,针对其真空干燥工艺中3个主要干燥因素（物料厚度、干燥温度和干燥真空度）,利用响应面分析法,对工艺参数进行优化。试验数据采用Design-Expert软件进行多元回归分析,建立了3种干燥因素与藻蓝蛋白质量浓度之间的函数模型。通过响应面分析,确定钝顶螺旋藻的较佳真空干燥工艺条件为：物料厚度3?mm,干燥温度45 ℃,干燥真空度0.08 MPa,在此优化干燥条件下螺旋藻粉中的藻蓝蛋白质量浓度达12.500×10-3 mg/mL。该研究对于提高螺旋藻粉的干燥品质和产品质量具有参考意义。     

钝顶螺旋藻的真空干燥工艺条件优化

为提高螺旋藻的藻蓝蛋白含量,针对其真空干燥工艺中3个主要干燥因素（物料厚度、干燥温度和干燥真空度）,利用响应面分析法,对工艺参数进行优化。试验数据采用Design-Expert软件进行多元回归分析,建立了3种干燥因素与藻蓝蛋白含量之间的函数模型。通过脊岭分析,确定钝顶螺旋藻的最佳真空干燥工艺条件为：物料厚度3 mm,干燥温度45 ℃,干燥真空度0.08 MPa,在此优化干燥条件下螺旋藻粉中的藻蓝蛋白含量达12.5000×10-3 mg/mL。     

荷花粉真空脉动干燥特性和干燥品质

为了缩短花粉的干燥时间,保证干燥品质,将真空脉动干燥技术应用于干燥新鲜荷花粉,研究了真空保持时间(15、12、9、6和3 min)、干燥温度(45、50、55、60和65℃)对干燥动力学、水分有效扩散系数、干燥活化能的影响,并运用Weibull分布函数模拟了花粉真空脉动干燥特性曲线;此外还研究了真空保持时间、干燥温度对花粉蛋白质含量以及微观结构的影响,并对干燥前后的花粉进行了色差分析。试验结果表明:Weibull分布函数能够很好地描述花粉的真空脉动干燥过程,结合尺度参数、形状参数计算出花粉真空脉动干燥水分有效扩散系数在2.154 2×10-11~6.254 3×10-11 m2/s之间;干燥活化能为20.88 k J/mol,表明新鲜荷花粉干燥每脱除1 kg水所需要的启动能量为1 160.00 k J;试验参数范围内,随着真空保持时间的减少,干燥后花粉蛋白质质量分数呈现先增加后减少的趋势;当干燥温度为45℃,真空常压脉动比为12 min:3 min时花粉蛋白质质量分数最高,为18.43%;扫描电镜结果显示,随着干燥温度的升高,花粉颗粒间致密程度降低,形成孔隙结构,这有助于干燥中水分的扩散迁移,花粉颗粒微观结构的完整性随着干燥温度的升高而降低;干燥前后花粉未发生色泽劣变。荷花粉真空脉动干燥的较佳参数为真空常压脉动比为12 min:3 min,干燥温度为45℃。研究结果为花粉真空脉动干燥技术的应用提供了理论依据和技术支持。     

污泥过热蒸汽干燥工艺优化

为了确定较优的污泥过热蒸汽干燥工艺参数,搭建了常压过热蒸汽干燥试验台,选取相对单位能耗和平均干燥强度为评价指标,采用三因素二次正交旋转组合试验设计,建立了污泥过热蒸汽干燥工艺参数评价指标与过热蒸汽温度、污泥质量和过热蒸汽流量之间的数学模型。通过试验数据分析表明:建立的相对单位能耗和平均干燥强度回归方程决定系数R2分别为0.842和0.797;3个因子对2个评价指标影响大小的顺序均为:污泥质量蒸汽流量蒸汽温度;污泥过热蒸汽干燥相对单位能耗最优工艺条件为:蒸汽温度为215℃,污泥质量为26 g(厚度约为8 mm),蒸汽流量为30 m3/h,在此条件下相对单位能耗预测值为281.313 k J/g,验证试验得到实际相对单位能耗为280 k J/g,相对误差为0.467%。该试验结果可为污泥过热蒸汽干燥工艺参数优化及干燥设备研制提供参考。     

污泥过热蒸汽薄层干燥特性及干燥模型构建

为了解污泥常压过热蒸汽薄层干燥特性,搭建了常压过热蒸汽干燥试验台,进行了2、4、6和10 mm厚度污泥在不同过热蒸汽温度160~280℃下薄层干燥试验,并分段对试验数据进行拟合分析,得到了模型参数与过热蒸汽温度、污泥厚度之间的关系。结果表明:污泥在较高温度过热蒸汽干燥后没有氧化燃烧,且裂纹密集,表面粗糙,利于干燥的进行。污泥薄层在干燥初始阶段存在凝结过程,过热蒸汽凝结在物料表面使其质量不降反而增加,导致干燥时间延长,凝结水质量和干燥时间的增幅受过热蒸汽温度的影响较大,过热蒸汽温度越高,增幅越小,而污泥的厚度对污泥质量和干燥时间的增幅影响较小。根据斐克第二定律,得到2、4、6和10 mm厚度污泥在160~280℃过热蒸汽干燥水分有效扩散系数分别为2.0641×10-9~8.8527×10-9、4.3738×10-9~1.6626×10-8、6.6082×10-9~2.46×10-8和1.1916×10-8~4.0806×10-8 m2/s,由Arrhenius方程建立有效扩散系数的对数与温度倒数的线性关系,得到水分的活化能分别为26.250、22.032、21.894和20.961 kJ/mol。试验结果可为污泥过热蒸汽干燥工艺参数优化及干燥设备研制提供参考。     

鸡粪中低温干燥动力学特性与参数优化

为了研究鸡粪的中低温干燥特性,利用恒温鼓风干燥箱,以干燥温度、粪层厚度、风速为因素研究了鸡粪含水率和干燥速率随时间变化的规律,用常见的薄层干燥模型对鸡粪的干燥曲线进行了拟合分析,并用正交试验优化了鸡粪干燥工艺参数。结果表明:鸡粪的中低温干燥过程由2个降速阶段组成,第2降速阶段的干燥速率相对于第1降速阶段下降更快。干燥温度越高,粪层厚度越小,风速越大,干燥速率曲线出现拐点的时间越早,达到干燥平衡所用时间越短;Exponential模型能较好的模拟鸡粪的干燥过程;在中低温条件下,根据Fick定律得到2~6 cm粪层厚度鸡粪的有效扩散系数在2.25×10–7~2.35×10–6 m2/h间;用正交试验得到鸡粪中低温干燥时效率最高的工艺为:干燥温度55℃,粪层厚度6 cm,风速1.2 m/s,该工艺下鸡粪的干燥效率为0.47 h/g。     

过热蒸汽干燥凝结段的干燥动力学特性

为了深入了解过热蒸汽干燥过程的机理,进而优化干燥操作,开展了褐煤热空气干燥和过热蒸汽干燥对比试验,结果表明:在过热蒸汽干燥的初始阶段存在明显的蒸汽凝结现象,其干燥动力学特性与热空气干燥存在明显不同。通过对过热蒸汽干燥动力学过程的理论分析,研究了过热蒸汽凝结对干燥过程初始阶段的影响。在热空气干燥过程数学模型的基础上,结合过热蒸汽的凝结现象,对过热蒸汽干燥的数学模型进行了改进。经试验结果验证,改进的数学模型具有很好的拟合精度,决定系数大于0.97。研究为优化干燥设备设计和操作条件提供了依据。     

山核桃坚果热风干燥特性及其工艺参数优化

针对山核桃坚果热风干燥质量难以控制、干后品质差等问题,采用单因素试验方法,研究了热风温度、装载量及风速对山核桃坚果干燥特性的影响。通过3因素5水平的二次回归正交试验,分析了热风温度、装载量及风速与干燥过程单位时间干燥速率、单位质量干燥能耗以及干后物料蛋白质保存率、不饱和脂肪酸保存率、感官品质指标综合分值的关系,建立了二次回归数学模型,分析了3因素对各指标影响的显著性;利用多目标非线性优化方法,确定了山核桃坚果热风干燥的最佳工艺参数组合,即热风温度为72℃,装载量为0.08 kg,风速为65 m/min。在此条件下,单位时间干燥速率为0.458%/min、单位质量干燥能耗为5.986 kWh/kg、蛋白质保存率为92.12%、不饱和脂肪酸保存率为90.65%、感官品质指标综合分值为32.89分,综合评分为0.802。研究结果为山核桃坚果的干燥和工业化生产提供一定的理论依据。